KR0171439B1 - 투영노광장치 및 이를 이용한 디바이스제조방법 - Google Patents

투영노광장치 및 이를 이용한 디바이스제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 투영노광장치는, 광입사면과 광출사면을 가지고, 상기 광입사면에서 광원으로부터의 광을 수광하여 상기 광출사면쪽에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과, 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면에 투사하는 광투사수단과, 광이 조사된 상기 물체평면상의 패턴을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과, 상기 2차광원의 광강도분포를 변경시키는 2차광원조정수단과, 상기 광강도분포의 변경에 따라 상기 상평면상에 형성된 또는 형성될, 광축에 대해 비대칭인 조도불균일을 실질적으로 보정하는 조도보정수단을 구비하고 있다.

Description

투영노광장치 및 이를 이용한 디바이스제조방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 투영노광장치의 주요부의 개략도.
제2도(a)∼제2도(d)는 각각 제1도의 장치의 가변개구조리개를 설명하기 위한 개략도.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 조도조정의 순서를 도시한 순서도.
제4도는 제1도의 실시예의 광원(1)의 Z축 방향위치와 조도와의 관계를 설명하는 그래프.
제5도는 상기 제1실시예에 있어서의 조도불균일을 보정하기 위하여 상평면상의 조도측정점을 설명하는 그래프.
제6도는 상기 제1실시예에 있어서의 조도불균일의 조정순서의 순서도.
제7도는 본 발명의 제2실시예에 의한 투영노광장치의 주요부의 개략도.
제8도는 본 발명의 제3실시예에 의한 투영노광장치의 일부의 확대도.
제9도(a) 및 제9도(b)는 각각 본 발명의 제4실시예에 의한 투영노광장치의 일부의 확대도.
제10도는 본 발명의 제5실시예에 의한 투영노광장치의 주요부의 개략도.
제11도(a)∼제11도(e)는 각각 상기 제5실시예의 광속단면의 강도분포를 도시한 개략도.
제12도는 상기 제5실시예에 있어서의 4개의 광속의 회전상황을 설명하는 개략도.
제13도는 디바이스제조공정의 순서도.
제14도는 상기 디바이스제조공정중 웨이퍼공정의 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 , 41 : 광원 1a : 고휘도발광부
1b : 광원상 2 : 타원형 미러
2a : 제1초점 2b : 제2초점
3 : 콜드미러 4 : 셔터장치
5 : 광학계 6 : 옵티컬인터그레이터
6a : 광입사면 6b : 광출사면
7 , 7a ∼ 7d , AP : 조리개 7p : 액추에이터
8 , 53 : 집광렌즈 콘덴서렌즈 9 : 하프미러
10 : 광측정기 11 : 미러
12 : 마스킹블레이드 13 : 결상렌즈
14 : 레티클 15 : 투영렌즈 (계 )
16 : 동공면 17 : 웨이퍼
18 : 광검출기 19 , 20 : 액추에이터
21 , 22 , 22a , 22b : 제어장치 38 : 제1편향부재
38a1 , 38a2 , 38b1 , 38b2 : 쐐기형상 프리즘
50 : 광분할수단 51 : 제2편향부재
101 ∼ 109 : 액추에이터 201 : 렌즈
본 발명은 투영노광장치 및 이를 이용한 디바이스제조방법에 관한 것으로서. 특히, IC, LSI, 자기헤드, 액정패널 또는 CCD 등의 미세구조를 지니는 디바이스의 제조시에 적합하게 적용가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근의 반도체칩의 제조기술뿐만 아니라 미세가공기술의 진전은 현저하다. 특히 광가공기술은 1MDRAM반도체칩의 제조에 관하여 서브미크론의 해상력까지 달하고 있다.
해상력을 향상시키는 수단으로서, 이제까지 많은 경우에 있어서, 노광파장을 고정해서 개구수(N.A.)를 크게 하는 방법을 이용하고 있었다. 그러나,최근에는 노광파장을 g선에서 i선으로 변화함으로써 해상력을 향상시키는 시도도 행해지고 있다. 또한, 예를 들면 KrF엑시머레이저로부터의 광 등의 보다 짧은 파장을 가지는 광을 이용함으로써 해상력의 향상을 도모하는 방법이 제안되어 있다.
본 출원인에 의한 미국특허공보 제 5,305,054 호 명세서에는, 레티클을 조명하는 방식을 변화시킴으로써 즉, 투영광학계의 동공면에 형성되는 0차광의 광강도분포(유효광원분포)를 변화시킴으로써, 보다 해상력을 높인 노광방법 및 이를 이용한 투영노광장치가 제안되어 있다.
반도체칩제조공정은 높은 해상력이 필요한 공정과 그정도로 높은 해상력은 필요로 하지 않는 공정을 포함하고 있다. 또, 레티클은 세로방향으로 연장된 패턴, 가로방향으로 연장된 패턴 및 사선방향으로 연장된 패턴 등의 상이한 패턴을 지닌다.
일반적으로, 투영광학계의 동공면상의 유효광원분포(광강도분포)가 투영하는 패턴의 해상력에 크게 영향을 미치고 있다. 이 때문에, 현재의 반도체칩제조용의 투영노광장치에 각 공정마다 레티클을 최적으로 조명할 수 있는 상이한 조명모드를 가지는 조명계를 설치하는 것이 제안되어 있다. 이 방법에 있어서, 상이한 조명모드중 특정조명모드(모드A)에서 조도가 최대, 조도불균일이 최소로 되도록 광원의 발광부의 위치를 조정하고 있다. 그러나, 조명모드를 모드A와는 다른 조명모드(모드B)로 변경한 때는, 모드A와 동일한 발광부의 위치에서 반드시 조도가 최대, 조도불균일이 최소로 되지는 않는다. 이것은, 모드A에서 조도 및 조도불균일에 대해서 노광장치가 양호한 성능을 보이나 모드B에서는 조도 및 조도불균일에 대해서 양호한 성능을 보이지 않음을 의미한다.
특히, 조명모드A가 통상의 노광조건하에서 σ가 크고(0.6∼0.7), 조명모드B가 위상시프트마스크를 사용하여 σ가 작을(0.3∼0.4)경우, 조명모드B에서 광량의 감소가 크다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 조명모드를 모드A에서 모드B로 변경하여도 조도가 최대 또는 조도불균일이 최소로 되어 레티클의 상이한 패턴을 웨이퍼상에 높은 해상력으로 투영할 수 있는 투영노광장치 또는 디바이스제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1측면에 의하면, 광입사면과 광출사면을 가지고, 상기 광입사면에서 광원으로부터의 광을 수광하여 상기 광출사면쪽에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과, 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면에 투사 즉, 조사하는 광투사수단과, 광이 조사된 상기 물체평면상의 패턴을 상평면 위에 투영하는 패턴투영수단과, 상기 2차광원의 광강도분포를 변경시키는 2차광원조정수단과, 상기 광강도분포의 변경에 따라 상기 상평면상에 형성된 또는 형성될, 광축에 비대칭인 조도불균일을 실질적으로 보정하는 조도보정수단을 구비한 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 제2측면에 의하면, 광입사면과 광출사면을 가지고, 상기 광입사면에서 광원으로부터의 광을 수광하여 상기 광출사면쪽에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과, 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면에 투사하는 광투사수단과, 광이 조사된 상기 물체평면상의 패턴을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과, 상기 2차광원의 광강도분포를 변경시키는 2차광원조정수단과, 상기 광강도분포의 변경에 따라 저하된 또는 저하될, 상기 물체평면에 투사된 또는 투사될 광량을 실질적으로 증가시키는 조도조정수단을 구비한 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 제3측면에 의하면, 광입사면과 광출사면을 가지고, 상기 광입사면에서 광원으로부터의 광을 수광하여 상기 광출사면쪽에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과, 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면에 투사하는 광투사수단과, 광이 조사된 상기 물체평면상의 패턴을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과, 상기 2차광원의 광강도분포를 변경시키는 2차광원조정수단과, 상기 광강도분포의 변경에 따라 상기 상평면위에 형성된 또는 형성될, 광축에 대해 비대칭인 조도불균일을 실질적으로 보정하고, 또 상기 광강도분포의 변경에 따라 저하된 또는 저하될, 상기 물체평면에 투사된 또는 투사될 광량을 실질적으로 증가시키는 조도조정수단을 구비한 투영노광장치가 제공된다.
본 발명의 제4측면에 의하면, 상기 본 발명의 제1∼제3측면 중 하나의 투영노광장치에 의해 레티클의 디바이스패턴을 기판상에 투영해서 전사하는 단계를 포함하는 디바이스의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 이들 및 기타 목적과, 특성 및 이점 등은 첨부도면과 관련한 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예의 주요부의 개략도이다.
동도에 있어서, (2)는 타원형 미러이고, (1)은 자외선 및/또는 원자외선을 방사하는 고휘도발광부(1a)를 가진 발광관(광원)이다. 발광부(1a)는 타원형 미러(2)의 제1초점(2a)근방에 배치되어 있다. (3)은 다층막을 구비한 콜드미러이며, 발광부(1a)로부터의 광의 대부분의 적외광과 가시광을 투과시킴과 동시에 대부분의 자외광을 반사한다. 타원형 미러(2)는, 콜드미러(3)를 통해서 제2초점(2b)근방에 발광부(1a)의 상(광원상)(1b)을 형성하고 있다.
(4)는 셔터장치이며, 노출시간을 제어하기 위하여 사용된다. (5)는 광학계이며, 예를 들면 콘덴서렌즈 및 줌렌즈로 이루어지고, 제2초점(2b)근방에 형성된 발광부의 상(1b)을 옵티컬인터그레이터(6)의 광입사면(6a)에 재결상시키고 있다. 이 때 결상배율은 줌렌즈에 의해 변경가능하다.
본 실시예에서는, 개구조리개(조리개)(7)의 개구경에 따라서 광의 이용효율이 양호해지도록 발광부의 상(1b)의 재결상시의 배율을 변화시키고 있다.
옵티컬인티그레이터(6)는 복수의 미소렌즈(6i)(i=1∼N)를 광축과 직교하는 평면을 따라서 2차원적으로 소정의 피치로 배열해서, 플라이아이 렌즈(fly's eye lens)를 구성하고 있고, 그의 광출사면(6b)근방에 2차광원을 형성하고 있다.
(7)은 가변개구조리개이며, 통상의 원형조리개를 포함하는, 제2도(a)∼제2도(d)에 도시한 바와 같은, 투영렌즈(15)의 동공면(16)상의 광강도분포를 변화시키는 복수 종류의 조리개로 이루어져 있다.
제2도(a)에 도시한 것은 통상 이용되고 있는 개구조리개이다. 이 개구경은 σ값(=NA1/NA2:NA1은 조명광학계의 N.A.이고 NA2는 투영광학계의 N.A.이다)이 0.5∼0.7정도의 크기이다. 제2도(b)에 도시한 조리개는 σ값이 0.3∼0.4정도인 개구경을 지닌 개구조리개이며, 위상시프트마스크와 조합해서 이용된다. 제2도(c)에 도시한 조리개는 링조명용 개구조리개이고, 제2도(d)에 도시한 조리개는 4중극조명용 개구조리개이다. 이들 두조리개는 해상력 및 초점심도를 향상시키는 변형조명을 행하는 조리개의 예이다.
본 실시예에서는, 개구조리개(7)로서 조리개(7a),(7b),(7c),(7d)중 어느 하나를 선택함으로써 조명모드를 변경하고 있다. 이를 위하여, 개구조리개(7a)∼(7d)를 형성한 원반형상의 터릿(turret)을 이용하고 있다.
(7p)는 조리개(7)를 절환하기 위해 터릿을 회전시키는 액추에이터이다. (8)은 콘덴서렌즈(집광렌즈)이며, 조명모드의 절환에 응답하여 생성되는, 광축에 대해서 대칭인 조도불균일을 보정하기 위한 가동렌즈를 구비하고 있다. 이 가동렌즈로서는 예를 들면 미국특허 제 4,947,030 호에 개시된 것이 적용된다. (9)는 입시광의 일부(수퍼센트)를 광측정기(10)쪽으로 반사시키는 하프미러이다. 광측정기(10)는 마스킹블레이드(12)와 대략 광학적으로 공역관계(거울상관계)에 있으며, 블레이드(12)의 개구면상의 조도를 측정하고 있다. 광측정기(10)로부터의 조도데이터(광량데이터)는, 제어장치(21)에 입력되고, 이 제어장치(21)로부터의 신호가 셔터장치(4)로 전송되어, 이 신호에 의해 셔텨의 폐쇄동작 또는 속도의 제어를 행하고 있다.
옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면(6b)근방에 형성된, 2차광원으로부터 사출된 복수의 광, 즉 광속은, 집광렌즈(8)에 의해 집광되고, 미러(11)에서 반사되어 마스킹블레이드(12)에 입사됨으로써, 해당 마스킹블레이드(12)의 개구면을 균일하게 조명하고 있다. 마스킹블레이드(12)는 복수의 가동차광블레이드로 이루어져, 임의의 형상의 개구가 다양하게 형성되도록 하고 있다. 이 마스킹블레이드(12)의 구체적 구성은 미국특허 제 4,589,769 호에 나타나 있다.
(13)은 결상렌즈이며, 마스킹블레이드(12)의 개구를 레티클(14)의 면(피조사면)상에 결상하여, 레티클(14)면의 적절한 영역을 균일하게 조명하고 있다.
(15)는 렌즈계로 이루어진 투영광학계이며, 레티클(14)면상에 형성된 회로패턴을 웨이퍼척에 놓인 웨이퍼(기판)(17)상에 축소투영하고 있다. 투영광학계는 예를 들면 굴절광학계외에 투영미러를 포함하는 반사굴절광학계로 구성해도 된다.
(16)은 투영광학계(15)의 동공면(조리개)이다. (18)은 예를 들면 자외선검출기로 이루어진 광검출기이다. 이 광검출기(18)는 그의 수광면이 웨이퍼(17)와 대략 동일평면상에 위치하도록 배치되어 있다. 그리고, 액추에이터(19),(20)에 의해 상평면을 따라서 2차원적으로 이동가능하게 되어 있어, 상평면에 있어서의 조도와 조도불균일을 측정하고 있다. 상기 검출기(18)는 웨이퍼(17)가 놓인 면과 광학적으로 공역인, 레티클이 놓인 면상에 설치해도 된다.
본 실시예에 있어서의 광학계에서는, 발광부(1a)와 제2초점(2b)뿐만 아니라 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면(6a)이 대략 광학적으로 공역관계로 배치되어 있다. 또, 마스킹블레이드(12)와 레티클(14)뿐만 아니라 웨이퍼(17)가 대략 광학적으로 공역관계로 배치되어 있다. 또한, 조리개(7)와 투영광학계(15)의 동공면(1b)이 대략 광학적으로 공역관계로 배치되어 있다.
본 실시예의 이상의 구성에 의하면, 레티클(14)면상의 회로패턴을 웨이퍼(17)면상에 축소투영하여, 웨이퍼(17)를 회로패턴상에 노광하고 있다. 그리고, 후속의 소정의 현상처리과정 등을 거쳐서, 반도체소자를 제조하고 있다.
다음에, 조리개(7)의 개구형상의 변화에 의한 조명모드의 변경에 응답해서 광원(1)의 발광부(1a)의 위치를 조정함으로써, 조명효율과 조도균일성을 양호하게 유지하기 위한 본 발명의 구성에 대해서 설명한다.
제1도에 있어서, (101)은 광원(1)의 X방향에 대한 위치를 조정하기 위한 액추에이터, (102)는 광원 Y방향에 대한 위치를 조정하기 위한 액추에이터, (103)은 광원의 Z방향에 대한 위치(광축방향의 위치)를 조정하기 위한 액추에이터이다. 광원(1)의 최초의 조정은 선택가능한 상이한 조명모드중 어느 하나(모드A)에 대해서 행한다. 그리고 조명모드를 다른 것(모드B)으로 절환한 때에는, 검출기(18)를 이용해서 조도 및 조도불균일을 측정하고, 또, 제어장치(22)를 통해서, 조도가 최대이고 조도불균일이 최소로 되도록 광원(1)의 위치를 조정해서, 옵티컬인터그레이터(6)에 입사하는 광강도분포를 변경한다.
조도의 조정은, 검출기(18)를 상평면위의 임의의 위치(예를 들면 노광영역의 중심점)에 고정하고, 광원(1)을 Z방향으로 이동시켜 조도가 최대가 되는 점을 구함으로써 행하고 있다. 이 경우, 검출기(18)를 이용하는 대신에, 측정기(10)를 이용해서 조도를 측정해도 된다.
본 실시예의 조도조정은, 예를 들면 제3도의 순서도의 순서에 따라 행하면 된다. 즉, 광원(1)의 Z축방향의 조정범위를 n분할하고, 각각의 점에서의 조도를 측정해서, 조도가 최대인 ZMAX를 구하면 된다. 이하, 제3도의 순서도를 설명한다.
[스텝 1] 광원을 Z방향으로 Z=Z1로 이동한다.
[스텝 2] 조도측정
[스텝 3] 광원(1)의 위치가 Z=Zn이 되면 스텝 4로 진행하고, ZZn이면 스텝 3'로 진행한다.
[스텝 4] 최대조도로 되는 광원(1)의 Z방향의 위치 ZMAX를 구한다. ZMAX위치는 예를 들면 다음과 같이 해서 구한다. 광원(1)의 위치 Z1∼Zn에서의 조도를 제4도와 같은 그래프로 표시한다. 이들 측정점에 의거하여, 예를 들면 최소자승법을 이용해서 근사곡선을 구하고, 이 근사곡선에 의해 조도가 최대로 되는 위치 ZMAX를 구한다.
[스텝 5] 광원(1)의 Z축방향위치를 Z=ZMAX로 이동한다.
비대칭조도불균일의 조정은, 광원(1)의 X 및 Y방향의 위치를 조정하나, 이 순서는 다음과 같다.
제5도는 노광영역을 표시하고 있으며, 이 제5도의 좌표계는, 광축을 원점으로 하고, X축, Y축은 제1도의 광원(1)의 X축 및 Y축에 대응하고 있다. 점 Y+,Y-,X+및 X-의 좌표는, 각각
(0,1), (0,-1), (1,0) 및 (-1,0)
이며, 이들 점은 각각 X축 및 Y축상에 있고, 서로 원점에 대해 대칭이다. 길이(ℓ)은 노광영역의 단부에 가까운 크기인 것이 바람직하다.
제6도는 광원(1)의 X축 및 Y축방향의 조정순서의 순서도이다.
[스텝 11] X축상의 2점 X+, 및 X-에서의 조도를 측정한다.
[스텝 12] 점 X+, 및 X-에서의 조도차(불균일)를 판단한다. ILX1-ILX2≥γ1(ILX1은 점 X+에서의 조도, ILX2는 점 X-에서의 조도, γ1은 X방향에 대한 조도차의 역치)이면, 스텝 12'로 진행하여 광원(1)의 위치를 X방향으로 변위하여 조정하고, ILX1-ILX2〈γ1이면 스텝 13으로 진행한다.
[스텝 13] Y축상의 2점 Y+, 및 Y-에서의 조도를 측정한다.
[스텝 14] 점 Y+, 및 Y-에서의 조도차(불균일)를 판단한다. ILY1-ILY2≥γ1(ILY1은 점 Y+에서의 조도, ILY2는 점 Y-에서의 조도, γ1은 Y방향에 대한 조도차의 역치)이면, 스텝 14'로 진행하여 광원(1)의 위치를 Y방향으로 변위하여 조정하고, ILY1-ILY2〈γ1이면 스텝 15로 진행한다.
[스텝 15] X축상의 2점 X+, 및 X-에서의 조도를 측정한다.
[스텝 16] 점 X+, 및 X-에서의 조도차(불균일)를 판단한다. ILX21-ILX22≥γ3(ILX21은 점 X+에서의 조도, ILX22는 점 X-에서의 조도, γ3은 X방향에 대한 조도차의 역치)이면, 스텝 16'로 진행하여 광원(1)의 위치를 X방향으로 변위하여 조정하고, ILX21-ILX22〈γ3이면 종료로 이행하여 조정을 종료한다.
또 본 실시예에서는 조도 및 비대칭조도불균일을 보정하고 있으나, 조도만 또는 조도불균일만을 보정해도 된다.
조도보정만을 원할 경우에는 광원의 Z방향의 위치조정만이 필요하므로, 기구도 간편하다. 이러한 조도조정에 대해서는, 검출기(18)대신에 측정기(10)를 이용해도 된다.
제7도는 본 발명의 제2실시예의 주요부의 개략도이다.
전술한 제1실시예에서는 광원(1)의 위치를 조정함으로써 조도 및 조도불균일을 조정하고 있었다. 이 조정은, 타원형 미러(2)의 제2초점(2b)근방의 발광부(1a)의 광원상(1b) 및 광입사면(6a)상에 형성된 광원상(1b)의 상의 광강도분포를 변경하는 것에 직접 대응한다.
본 실시예에서는, 이점을 고려해서, 타원형 미러(2)를 이동시켜, 타원형 미러(2)의 제2초점(2b)근방의 발광부(1a)의 광원상(1b)의 광강도분포를 변화시킴으로써, 실시예 1과 동등한 효과를 얻고 있다.
제7도에 있어서, 제1도와 동일한 참조번호는 대응하는 요소를 나타내고 있다. 본 실시예의 주요특징은 타원형 미러(2)의 위치조정기구에 있다.
제7도에 있어서, (104)는 타원형 미러(2)의 X방향의 위치를 조정하기 위한 액추에이터, (105)는 타원형 미러(2)의 Y방향의 위치를 조정하기 위한 액추에이터, (106)은 타원형 미러(2)의 Z방향(광축방향)의 위치를 조정하기 위한 액추에이터이다. 타원형 미러(2)의 초기조정은 상이한 조명모드중 어느 하나(모드A)에 대해서 최초로 행한다.
이어서 조명모드를 다른 것(모드B)으로 절환한 때에는, 검출기(측정기)(18)를 통해 조도 및 조도불균일을 측정하고, 제어장치(22a)를 개재해서, 조도가 최소 및 조도불균일이 최소가 되도록 타원형 미러(2)의 위치를 조정한다.
조도의 조정은 검출기(18)를 상평면상의 임의의 위치(예를 들면 노광영역의 중심점)에 고정하고 타원형 미러(2)를 Z방향으로 움직여서 조도가 최대로 되는 점을 구하고 있다.
이 경우, 검출기(18)대신에, 측정기(10)를 이용해서 조도를 측정해도 된다. 조도의 조정순서는 제1실시예와 대략 마찬가지이다. 조도불균일의 조정은 타원형 미러(2)의 X방향 및 Y방향의 조정에 의거하며, 그 순서는 제1실시예와 대략 마찬가지이다.
또, 본 실시예에서는 조도 및 비대칭조도불균일 양쪽을 모두 보정하고 있으나, 조도만 또는 조도불균일만을 보정해도 된다. 조도보정만을 원할 경우에는, 타원형 미러(2)의 Z방향의 위치조정만을 필요로 하므로, 기구도 간단하다. 이러한 조도조정에 대해서는, 검출기(18)대신에 측정기(10)를 이용해도 된다.
제8도는 본 발명의 제3실시예의 광원(1)근방의 주요부의 개략도이다. 제8도에 있어서, 제1도와 동일한 참조번호는 대응하는 요소를 나타내고 있다. 본 실시예의 도시하지 않은 부분은 제1도의 대응하는 부분과 거의 동일한 구성을 지닌다.
제8도에 있어서, (1)은 예를 들면 Hg램프 등의 자외선을 방사하는 광원이다. (2)는 제1초점(2a)을 지니는 타원형 미러이다. 광원(1)의 발광부(전극)(1a)는 제1초점(2a)근방에 위치되어 있다. 타원형 미러(2) 및 렌즈(201)는 타원형 미러의 제2초점(2a)근방에 발광부(1a)의 상을 포함하는 광원상(1b)을 형성하고 있다. 이 광원상(1b)이후의 광학계는 제1실시예와 대략 마찬가지 구성을 지니므로, 그의 설명은 여기서는 생략한다.
(107)∼(109)는 렌즈(201)의 조정기구이다. 구체적으로는, (107)은 렌즈(201)의 X방향의 위치를 조정하기 위한 액추에이터, (108)은 렌즈(201)의 Y방향의 위치를 조정하기 위한 액추에이터, (109)는 렌즈(201)의 Z방향의 위치를 조정하기 위한 액추에이터이다.
렌즈(201)의 초기조정은 상이한 조명모드중 어느 하나(모드A)에 대해서 최초로 행한다. 이어서 조명모드를 다른 것(모드B)으로 절환한 때에는 제1실시예에서 사용한 것과 마찬가지의 검출기(18)를 통해서 조도 및 조도불균일을 측정하고, 또 제8도의 제어장치(22b)를 개재해서, 조도가 최대, 조도불균일의 최소가 되도록 렌즈(201)의 위치를 조정한다. 조도의 조정 및 그의 순서는 제1실시예와 대략 마찬가지이다. 조도불균일의 조정 및 그의 순서는 렌즈(201)의 X방향 및 Y방향의 조정에 의거하고 있으며, 이것 또한 제1실시예와 대략 마찬가지로 행하고 있다.
제8도에 있어서, 제2초점(2b)근방의 렌즈(201)를 이용해서 발광부(1a)의 광원상(1b)의 위치를 변화시켰으나, 렌즈(201)를 지닌 굴절광학계대신에 거울을 지닌 반사광학계를 이용해도 된다.
또, 본 실시예에서는 조도 및 조도불균일의 양쪽 모두를 보정하고 있으나, 조도만 또는 조도불균일만 보정해도 된다. 이 경우, 광원의 Z방향의 위치조정만이 필요하므로, 기구는 간단해진다. 이러한 조도조정에 대해서, 검출기(18)대신에 측정기(10)를 이용해도 된다.
제9도(a)는 본 발명의 제4실시예의 광원(1)근방의 주요부의 개략도이다. 제9도(a)에 있어서, 제1도와 동일한 참조부호는 대응하는 요소를 나타내고 있다. 본 실시예의 도시하지 않은 부분은 제1도의 대응하는 부분과 거의 동일한 구성을 지닌다.
본 실시예는 제8도의 제3실시예의 렌즈(201)대신에 웨지(wedge)(202),(203)를 이용해서 타원형 미러(2)의 제2초점(2b)근방의 발광부(1a)의 광원상(1b)의 광강도분포를 변화시킴으로써, 제1실시예와 대략 동등한 효과를 얻고 있다.
제9도(b)는 제9도(a)의 웨지(202),(203)의 확대도이다.
본 실시예에 있어서 조도를 보정하는 경우에는, 웨지(202),(203)의 경사면(202α),(203α)을 따른 α축의 방향으로 웨지(203)를 이동시킨다. 웨지(203)를 α축을 따라 양의 방향(화살표방향)으로 이동시키면, 광학적인 두께는 얇아지므로, 발광부(1a)의 광원상(1b)은 Z축을 따라 음의 방향(예를 들면 광원(1)쪽)으로 변위되고, 웨지(203)를 α축을 따라 음의 방향으로 이동시키면, 광학적인 두께는 두꺼워지므로 발광부(1a)의 광원상(1b)은 Z축을 따라 양의 방향으로 변위된다.
이와 같이 해서 발광부(1a)의 광원상(1b)의 위치를 광축을 따라 변위시킴으로써, 최적조도를 얻을 수 있다. 또 본 실시예에 있어서 웨지(203)를 이동시키는 대신에, 웨지(202) 또는 웨지(202),(203)의 양쪽을 이동시켜도 된다.
또, 웨지를 X축 및/또는 Y축주위로 회전이동시켜 비대칭조도불균일을 보정하는 것도 가능하다.
이상의 제1∼제4실시예에서는, 검출기(18)의 출력에 따라서 적절한 부재의 위치를 조정하였으나, 미리 각 조명모드(개구형상)와 각 부재의 최적위치와의 관계를 구해놓고, 조명모드의 절환에 응해서 자동적으로 각 부재의 위치를 소정위치로 정확하게 이동시키도록 구성해도 된다.
제10도는 본 발명의 제5실시예의 주요부의 개략도이다. 본 실시예에 있어서도, 본 발명의 조명장치를 소위 스테퍼라고 호칭되는 축소형의 투영노광장치에 내장하고 있다. 동도에 있어서, (41)은 광원이며, 비교적 공간적인 코히어런스, 즉 간섭성이 작은(가로방향 모드의 수가 많은) KrF엑시머레이저로 이루어져 있다. 광원(41)은 간섭성의 평행광을 발생한다.
(32)는 투명한 평행판으로 이루어진 광학부재이다. 이 광학부재는 선회가동가능하게 되어 있어 광원(41)으로부터의 광을 평행이동시키고 있다. (33)은 제1빔스플리터이며, 광학부재(32)를 통과한 간섭성 광을 2개의 광속(반사광과 투과광)(La),(Lb)으로 진폭분할하고 있다. 제1빔스플리터(33)에 의해 반사분할된 광속(La)은 제2빔스플리터(34a)에 의해 다시 2개의 광속(반사광과 투과광)(La1),(La2)으로 진폭분할된다. 이들 광속중, 반사분할된 반사광속(La1)은 제1편향부재(38)의 1개의 쐐기형상프리즘(38a1)에 입사한다. 제1편향부재(38)는 4개의 쐐기형상 프리즘(38a1),(38a2),(38b1),(38b2)으로 이루어져, 복수의 수광광속을 굴절편향시켜서 서로 중첩시킨다. 또 4개의 쐐기형상프리즘(38a1)∼(38b2)은 각각 독립적으로 광축방향(화살표로 표시한 방향)으로 이동가능하게 되어 있고, 이들 각 프리즘을 적절하게 이동시킴으로써, 개구조리개의 개구형상의 변경에 응답해서 생성되는 레티클(14)면 또는 웨이퍼(17)면상의 조도분포(비대칭조도불균일)를 조정할 수 있다. 이와 같이 조도분포조정수단이 구성되어 있다.
제2빔스플리터(34a)에 의해 투과분할된 투과광속(La2)은 반사경(35a),(36b),(37a)에 의해 순차 반사되어, 광속(La1)에 대해서, 그의 광속단면을 180°회전시켜서 제1편향부재(38)의 1개의 쐐기형상 프리즘(38a2)에 입사된다.
한편, 제1빔스플리터(33)에 의해 투과분할된 투과광속(Lb)은 반사경(61),(62)에 의해 반사된 후 제3빔스플리터(34b)에 의해 다시 2개의 광속(반사광과 투과광)(Lb1),(Lb2)으로 진폭분할된다.
이들 광속중, 반사분할된 반사광(Lb1)은 제1편향부재(38)의 1개의 쐐기형상 프리즘(38b1)에 입사한다. 또 제3빔스플리터(34b)에 의해 투과분할된 투과광속(Lb2)은, 반사경(35b),(36b),(37b)에 의해 순차 반사되어, 광속(Lb1)에 대해서, 그의 광속단면이 180°회전되어서 제1편향부재(38)의 1개의 쐐기형상프리즘(38b2)에 입사한다.
제1편향부재(38)에 입사한 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)은 각각 쐐기형상 프리즘(38a1),(38a2),(38b1),(38b2)에 의해서 굴절편향되어, 쐐기형상 프리즘으로 이루어진 제2편향부재(51)를 통과한다. 이 제2편향부재를 통과한 광속은 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면에, 서로 중첩해서 입사하고 있다. 옵티컬인티그레이터(6)는 복수개의 바렌즈(bar lens)로 이루어져 있다. 여기에서 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)은 후술하는 바와 같이 서로 비간섭성이다. 또, 제2편향부재(51)는 콘덴서렌즈(53)의 광축을 중심으로 회전가능하게 되어 있다.
옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면쪽은 2차광원면으로 되어 있고, 옵티컬인티그레이터를 구성하는 바렌즈의 수와 이 인티크레이터에 입사하는 광속의 수에 의해서 그 수가 정해지는 다수개의 광스폿이 상기 2차광원면에 형성된다.
(AP)는 개구조리개(조리개)이며, 옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면쪽에 배치되어 있고, 예를 들면, 제2도(d)에 도시한 바와 같은 4중극조명용의 개구를 지니고 있다. 조리개(AP)는 동공위치에 있으며, 투영렌즈계(15)의 동공과 광학적으로 공역이다.
옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면으로부터의 광속은 조리개(AP)를 통과해서 콘덴서 렌즈(53)에 의해 집광되어 레티클(14)을 조명한다.
그후, 투영렌즈계(15)에 의해 레티클(14)의 회로패턴을 웨이퍼(17)상에 소정배율로 축소투영하고 있다.
본 실시예에서는, 제1, 제2 및 제3빔스플리터(33),(34a),(34b)로 광분할수단을 구성하는 한편, 제1빔스플리터(33)로부터 제1편향부재(38)에 이르는 광로를 따라서 배치된 각 광학요소를 포함하여 서로 연합해서, 1개의 간섭광을 서로 비간섭성의 4개의 광으로 변환하는 광학수단(50)을 구성하고 있다.
제11도(a)∼제11도(e)는 각각 제10도에서 화살표A∼D로 표시한 위치에서의 광속의 단면과 레티클(14)면상에 있어서의 광강도분포를 도시한 개략도이다.
본 실시예에 있어서, 광원(41)에서 발광된 광속의 단면의 기준방향을 L(제12도)로 표시하면, 쐐기형상프리즘(38a1),(38a2),(38b1),(38b2)에 입사하는 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 배향은, 제12도에 도시한 바와 같이 기준점(P)(콘덴서렌즈(53)의 광축과 일치하고 있음)을 중심으로 방사상으로 배치되어 있다. 제12도는 제1편향부재(38)에 입사하는 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 단면을 웨이퍼(17)쪽에서 본 때를 도시한 것이다.
제1편향부재(38)의 쐐기형상프리즘에 입사하는 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)은 제1빔스플리터(33)로부터 제1편향부재(38)에 이르기까지의 광로길이가 서로 다르게 되어 있다. 이 차가 광원(41)의 대역폭에 의해 정해지는 시간적 간섭길이 1이상이 되도록 대응하는 광학요소가 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 각 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 광로길이는 다음관계를 만족하도록 설정되어 있다. 즉
Lb2La2Lb1La1
또,
Lb2-La2=La2-Lb1=Lb1-La1=1
이것에 의해 4개의 광속의 상호 비간섭화를 도모하여, 4개의 광속이 서로 옵티컬인터그레이터(6)의 광입사면상에 중첩한 때, 거의 간섭을 일으키지 않게 된다.
본 실시예에서는, 제1편향부재(38)에 입사하는 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)은 대략 동일한 강도의 에너지를 지니고 있다.
사용하는 빔스플리터의 수가 2i-1(i=2,3,4,…,n)이고, 광분할수단(50)으로 분할되는 광속의 수가 2i(i=2,3,4,…,n)일 때는, 빔스플리터의 반사율이 투과율은 각각 대략 50% 이다. 이것이외의 수의 빔스플리터 또는 분할광속을 이용할 경우에는, 조도불균일 및 유효광원의 왜곡이 생기지 않도록, 제1편향부재(38)에 입사하는 각 광속의 에너지강도가 일정해지도록 빔스플리터의 반사율과 투과율의 비율을 조정할 필요가 있다.
또, 이 때 제1편향부재(38)의 쐐기형상 프리즘의 수는 분할광속의 수에 대응해서 설치하는 것은 당연하다.
본 실시예에서 광원으로서 이용하는 엑시머레이저는 공간적인 간섭성이 일반적으로 비교적 작다. 그러나, 본 실시예에서는 투영렌즈(15)에서 생기는 색수차를 최소화하기 위하여, 예를 들면 에탈론(etalon) 또는 프리즘 등의 협대역화소자를 이용해서, 레이저 광의 파장범위(대역폭)를 극히 좁게하고 있으므로, 시간에 대한 공간적인 간섭이 크게 되고 있다.
본 실시예에서는, 엑시머레이저에 의해 생성되는 광중, 중심파장 λ=248.4nm, 파장범위 △λ=0.003nm인 광을 사용하고 있으므로, 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 시간에 대한 간섭길이가 비교적 길게 되어있다.
그 결과, 광분할수단(50)에 의해 이들 광속에 소정의 광로길이차를 부여함으로써 서로 비간섭성의 광속으로서 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면상에 제1편향부재(38)에 의해 굴절편향시켜 서로 중첩시켜서 입사시킨 때, 이들 광속간의 간섭에 의해 간섭줄무늬가 형성되지 않도록 하고 있다.
또, 쐐기형상 프리즘으로 이루어진 제2편향부재(51)를, 구동수단(302)에 의해, 콘덴서렌즈(53)와 투영렌즈계(15)로 이루어진 광학계의 광축을 중심으로 회전시켜서, 제2편향부재(51)를 통과한 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 각각의 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면상에의 입사각과 입사위치를 시간적으로 변화시키고 있다.
제1 및 제2편향부재(38),(51)는 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)이 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면상에서 부분적으로 항상 중첩하도록 배열되어 있다.
제11도(a)에 도시한 바와 같이, 광원, 즉 레이저(41)로부터의 레이저광의 단면강도분포는 가우스분포형상 또는 그에 가까운 형상을 지니므로, 제11도(b)에 도시한 바와 같이, 제1편향부재(38)에 입사하는 광축(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 각 단면강도분포도 거의 가우스분포형상을 지닌다. 또, 이 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)이 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면에 입사해서 서로 중첩한 때의 광속의 단면강도분포는 제11도(c)에 도시한 바와 같이 광축에 관해서 대칭이고 또 대략 균일한 분포를 지닌다. 이것은 전술한 바와 같이 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)을 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면상에서 부분적으로 중첩한 효과에 의한 것이다. 또는, 이 때의 옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면(평면D)근방에서의 광강도분포는 제11도(d)에 도시한 바와 같다. 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 각각의 평면B에 있어서의 단면강도분포가 가우스분포이외의 형상을 지닐 경우에도, 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면(평면 C)에서의 강도분포가 균일하게 되도록, 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)을 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면상에서 서로 중첩시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 제12도에 도시한 바와 같이 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 배향이 제1편향부재(38)에 있어서 기준점(P)을 중심으로 방사상으로 위치하도록 구성되어 있다. 또, 광원(41)으로부터 방출시의 광(L)과 이들 광속과의 상대위치관계가, 화살표(↑)와 기호( )로 표시한 바와 같이, 광(L)이 화살표(↑)방향으로 이동한 때 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)이 기준점(P)을 향해서 이동하도록 되어 있다. 이것에 의해, 구동수단(301)에 의해 평행판으로 이루어진 광학부재(32)를 광축에 대해서 경사지게 해서 광(L)을 광축에 대해서 평행이동시킨 때 옵티컬인티그레이터상의 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)이 중심(기준점P)을 향하거나 멀어지거나 해서 이들 광속에 의해 형성된 옵티컬인티그레이터상의 광속의 강도분포를 변화시키고 있다. 이 변경에 의해,옵티컬인터그레이터(6)의 광출사면에 설정된 2차광원면상의 강도분포를 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 레지스트의 종류 또는 사용되는 레티클의 회전패턴의 선폭 등의 노광조건에 따라서, 구동수단(301)에 의해 장치의 α값을 적절하게 변화시켜, 최적조건하에서의 노광을 보증한다.
또, 4개의 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 화살표방향이 제12도에 도시한 바와 같이 안쪽(상,하,좌,우쪽)으로 향하고 있으므로, 이들 광속을 서로 중첩시킨 때의 빔프로필의 형상을 대략 편평하게 할 수 있어, 조도불균일을 보다 효율적으로 저감화 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 레티클(14)상에서의 강도분포의 균일성은, 통상 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면에서의 광강도분포의 균일성 및 옵티컬인티그레이터(6)를 구성하는 렌즈요소의 수에 비례한다. 한편, 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)과 같은 간섭성 광속이 옵티컬인티그레이터(6)에 입사할 경우, 소정 광속이 입사하는 렌즈요소의 수가 많을수록, 옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면 근방에 서로 간섭성인 광스폿이 많이 형성될 수 있으므로, 이들 광스폿으로부터의 간섭성 광끼리의 간섭에 의해 레티클(14)면상에 콘트라스트가 높은 간섭줄무늬가 형성될 가능성이 높다. 옵티컬인티그레이터(6)는 입사광의 파면을 분할하도록 기능하므로, 이 간섭줄무늬의 콘트라스트는 레이저(41)의 공간적 간섭성의 정도에 의해 결정된다.
본 실시예에서는, 레이저(41)로서, 공간적인 간섭성이 작은 것을 이용하여, 옵티컬인티그레이터(6)의 렌즈요소의 수를 증가시키는 대신에, 몇개의 렌즈요소에 각 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)을 입사시켜서, 광스폿의 수를 증가시켜 레티클(14)면상에 형성되는 간섭줄무늬가 레티클(14)면상에서의 조도분포의 균일성을 저해하지 않도록 하고 있다. 또 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)은 서로 다른 방향을 따라 옵티컬인티그레이터(6)에 입사되고 있으므로, 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)에 의해 레티클(14)상에 형성되는 콘트라스트가 약한 간섭줄무늬의 위상은 서로 다르다. 따라서, 이들 간섭줄무늬에 의해 결정되는 광강도분포는 평활화되어, 레티클(14)면상에서의 조도분포에 큰 영향을 미치지 않는다.
또한, 본 실시예에서는, 제2편향부재(51)를 회전시킴으로써, 각 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)의 옵티컬인티그레이터(6)에 대한 입사각과 입사위치를 변화시키고 있으므로, 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면상에서의 광강도분포는 순차 생기는 몇개의 강도분포를 중첩시킨 형태로 되어, 더욱 양호한 균일성이 확보된다. 여기서 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)에 의해 옵티컬인티그레이터의 광출사면 근방에 형성되는 2차광원(유효광원)의 분포자체도 시간에 따라 변화하므로, 광스폿의 수가 실질적으로 증가하게 된다.
엑시머레이저(41)는 펄스레이저이므로, 소정의 시간간격으로 레이저광의 펄스를 방사한다. 레티클(14)의 회로패턴에 대해서 웨이퍼(17)의 레지스트층을 노광(프린트)하는 데 필요한 펄스수를 M이라 할 때, 노광중에 제2편광부재(51)가 계속해서 회전하면, 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면에서의 광강도분포는 M개의 광강도분포가 중첩된 형태로 된다. 또 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)에 의해 1펄스당 N개의 2차광원이 형성된다고 하면, 웨이퍼는 M×N개의 2차광원으로부터의 광을 이용해서 노광되게 된다.
다음에, 옵티컬인티그레이터(6) 이후의 광학계에 관해서 설명한다.
콘덴서렌즈(53)는 복수의 렌즈요소를 광축을 따라 배열한 렌즈어셈블리로 이루어지고, 옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면근방에 형성된 조리개(AP)위치에서의 다수개의 광스폿으로부터의 광을, 레티클(14)쪽으로 향하게 한다. 다수개의 광스폿은 콘덴서렌즈(53)의 광축에 수직인 면을 따라 분포하고 있고, 이 면(2차광원형성면)과 콘덴서렌즈(53)의 광입사측(앞쪽)에서의 주평면과의 거리는 콘덴서렌즈(53)의 초점길이와 동등하다. 한편, 콘덴서렌즈(53)의 광출사측(뒤쪽)에서의 주평면과 레티클(14)사이의 거리도 콘덴서렌즈(53)의 초점길이와 동등하게 되도록 설정되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 다수개의 2차광원으로부터의 광은 콘덴서렌즈(53)에 의해 평행광으로 변형되어, 레티클(14)상에서 서로 효율좋게 중첩된다. 이 때의 레티클(14)상의 조도분포는 제11도(e)에 도시한 바와 같이 균일하다.
투영렌즈계(15)는 복수의 렌즈를 광축을 따라 배열한 렌즈어셈블리로 이루어지고, 레티클(14)의 회로패턴면과 웨이퍼(17)의 피노광면을 광학적으로 공역관계로 한다. 본 실시예에서는, 투영렌즈계(15)가 1/5의 축소배율로 레티클(14)의 회로패턴상을 웨이퍼(17)상에 형성하도록 구성되어 있다. 투영렌즈계(15)의 입사동공은, 옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면근방의 2차광원과 광학적으로 공역관계이며, 웨이퍼(17)는, 레티클(14)과 마찬가지로, 쾰러조명법으로 조명받는다.
또, 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면과 레티클(14)의 회로패턴면이 광학적으로 서로 공역이 되도록, 옵티컬인티그레이터(6)와 콘덴서렌즈(53)가 구성되어 있다.
본 실시예의 조명장치에서는, 광원으로서 공간적 간섭성이 작은 엑시머레이저(41)를 이용하고, 광학수단(50)에 의해, 옵티컬인티그레이터(6)의 광입사면에 서로 비간섭성인 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)을 서로 다른 방향을 따라 입사시켜서 중첩하고 있으므로, 옵티컬인티그레이터(6)의 광출사면근방에 다수의 광스폿을 형성할 수 있다. 따라서, 광스폿이 조밀하게 분포된 유효광원을 형성하는 것이 가능해져, 레티클의 회로패턴을 우수하게 조명해서 레티클의 회로패턴상을 웨이퍼상에 정확하게 투명한다.
또, 광학수단(광분할수단)(50)은 엑시머레이저(41)로부터의 레이저광을 진폭분할해서 복수개의 광속을 형성하므로, 레이저광을 파면분할하는 광학계에 비해서 광학계의 구조가 간단해진다.
회전가능한 제2편향부재(51)의 위치로서는, 레이저(41)와 옵티컬인티그레이터(6) 사이에 설치해도 된다. 또, 광학수단내의 광로중에 있어서 광속의 회절손실이 클 때에는, 예를 들면 어포컬(afocal)컨버터 등의 결상계를 광로중에 설치해서, 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)을 효율좋게 옵티컬인티그레이터(6)에 전송해도 된다. 이 결상계는 광학수단(50)을 구성하는 소정의 요소의 광통과면이 서로 광학적으로 공역단계가 되도록 배치해도 된다.
또, 본 실시예에서는, 제1편향부재(38)가 투과형의 쐐기형상프리즘으로 이루어진 경우를 설명했으나, 각 광속에 대응해서 복수의 미러를 지니는 반사형 편향부재로 구성해도 된다. 이 경우에는 각 미러를 독립해서 구동할 수 있도록 구동수단을 설치한다.
본 실시예에 있어서, 조명모드의 절환은, 제10도의 조리개(AP)를 교환(즉 개수형상을 변화)함으로써 행해진다. 조명모드의 절환에 따라 조도불균일이 변화할 가능성이 있으나, 본 실시예에서는, 도시하지 않은 측정기의 출력을 모니터하면서, 혹은 미리 정해진 위치에 쐐기형상 프리즘(38a1),(38a2),(38b1),(38b2)을 광축방향으로 서로 독립적으로 이동시킴으로써 조도불균일을 작게 한다.
제11도(c)에 도시한 바와 같이, 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)을 쐐기형상 프리즘(38a1),(38a2),(38b1),(38b2)으로 서로 중첩시키고 있으나, 이들 쐐기형상 프리즘(38a1),(38a2),(38b1),(38b2)을 이동시키면 광속(La1),(La2),(Lb1),(Lb2)에 의해 형성된 광강도분포의 형상이 변화하고, 그 결과로서, 조도분포가 변화하므로, 이것에 의거해서 조도불균일의 보정을 행하고 있다.
다음에, 상기 설명한 투영노광장치를 이용한 본 발명의 디바이스의 제조방법의 실시예를 설명한다.
제13도는 반도체칩(즉 IC 또는 LSI), 액정패널 또는 CCD등의 반도체디바이스의 제조공정의 순서도이다. 스텝 21은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 회로설계공정이고, 스텝 22는 상기 설계한 회로패턴에 의거해서 마스크를 제작하는 마스크제작공정이며, 스텝 23은 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조하는 웨이퍼제조공정이다.
스텝 24는 소위 전(前)공정으로 불리며, 상기에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 이용해서, 리소그래피기술에 의해서 웨이퍼상에 실제의 회로패턴을 형성하는 웨이퍼공정이다. 다음에, 스텝 25는 후공정이라고 불리며, 스텝 24에서 제작된 웨이퍼로부터 반도체칩을 제조하는 조립공정으로서, 이 스텝 25는 어셈블링공정(다이싱, 본딩)과 패키징공정(칩실링)을 포함한다. 스텝 26은, 스텝 25에서 제작된 반도체디바이스의 동작성 검사 및 내구성 검사 등을 수행하는 검사공정이다. 이와 같이 해서 반도체디바이스가 완성되며, 이것은 스텝 27에서 출하된다.
제14도는 상기 웨이퍼공정의 상세를 도시한 순서도이다. 스텝 111은 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화공정이고, 스텝 112는 웨이퍼표면상에 절연막을 형성하는 CVD공정이며, 스텝 113은 웨이퍼상에 증착에 의해 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 또 스텝 114는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이고, 스텝 115는 웨이퍼에 레지스트(감광제)를 도포하는 레지스트처리공정이며, 스텝 116은 상기 설명한 노광장치에 의해서 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 노광에 의해 인쇄하는 노광공정이다. 스텝 117은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이고, 스텝 118은 현상한 레지스트상이외의 부분을 제거하는 에칭공정이며, 스텝 119는 에칭처리후 웨이퍼상에 남아있는 레지스트를 박리하는 레지스트박리공정이다. 이들 상기 스텝을 반복해서 행함으로써, 웨이퍼상에 다중으로(겹쳐서) 회로패턴이 형성된다.
이상, 본 발명에서는 여기에 개시된 구조에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위의 범위 또는 기타 개량의 목적의 범위내에 들어가는 그러한 변형예나 수정예도 모두 커버하고자 한다.

Claims (49)

  1. 광입사면과 광출사면을 가지고, 광입사면에서 광원으로부터의 광을 수광하여 광출사면쪽에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과; 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면에 투사하는 광투사수단과; 광이 조사된 물체평면위의 패턴을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과; 상기 2차광원의 광강도분포를 변경시키는 2차광원조정수단과; 상기 2차광원의 광강도분포의 변경에 기인하여 중심에 대해서 비대칭으로 상평면위에 형성될 조도분포를 보정하기 위하여, 광원으로부터의 광에 의해 상기 2차광원형성수단의 광입사면위에 형성된 광의 강도분포를, 중심에 대해서 대칭인 조도분포로 변경하는 조도보정수단을 포함한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조도보정수단은, 상기 광원으로부터의 광에 의해 상기 2차광원 형성수단의 광입사면위에 형성된 광의 강도분포를 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 투영노광장치는, 상기 광원의 상을 상기 2차광원형성수단의 광입사면상에 투영하는 광원상투영수단을 부가하여 구비하고, 상기 조도보정수단은 광입사면상에서 상기 광원상의 위치를 변화시키는 광원상이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광원상이동수단이 광축과 직교하는 평면상에서 상기 광원의 위치를 변경시키는 광원위치조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광원상이동수단은 광축과 직교하는 방향으로 광원으로부터의 광을 편향시키는 광편향수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광편향수단은, 상기 광원으로부터의 광을 반사하는 타원형 미러, 각각 상기 광원으로부터의 광을 굴절시키는 가동렌즈 및 투명판중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투명판은 복수개의 쐐기형상의 판부재를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광원은 램프 및 레이저중 어느 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 2차광원형성수단이 플라이아이렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 2차광원조정수단이 가변가능한 개구형상을 지닌 개구조리개를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 2차광원조정수단이 상기 광원상의 크기를 변경시키는 변배광학계(variable-manification optical system)를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 2차광원형성수단의 광입사면상에서 상기 광원으로부터의 광의 입사위치를 변경시키는 광편향부재를 포함한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 패턴투영수단은 투영렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 패턴투영수단은 투영미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 조도보정수단은 상기 물체평면에 투사되어 광강도분포의 변경의 결과로서 감소되는 광량을 실질적으로 증가시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 조도보정수단은 상기 상평면 및 물체평면중 적어도 한쪽위의 조도분포를 검출하는 조도검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 조도보정수단은, 광강도분포의 변경에 기인하여 상기 상평면에 생성되는 조도불균일을 실질적으로 보정하는 수단을 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  18. 광원의 상을 투사하는 광원상투사수단과; 광입사면과 광출사면을 가지고, 광입사면위에 광원상을 투사하는 것에 응답하여 광출사면에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과; 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면위체 투사하는 광투사수단과; 물체평면위에 놓이고 또한 광의 조사된 패턴의 상을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과; 상기 2차광원의 광강조분포를 변경하는 2차광원조정수단을 포함한 투영노광장치에 있어서, 상기 광원상투사수단은, 상기 2차광원의 광강도분포의 변동에 기인한 상기 2차광원으로부터의 광량의 감소를 저감시키도록, 광축의 방향에 대해서 광원상의 위치를 변경시키는 조도조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 조도조정수단은 상기 광원으로부터의 광에 의해 상기 2차광원형성수단의 광입사면에 형성된 광의 강도분포를 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 투영노광장치는, 상기 광원의 상을 상기 2차광원형성수단의 광입사면상에 투영하는 광원상투영수단을 부가하여 구비하고, 상기 조도조정수단은 상기 광입사면상에서 상기 광원상의 위치를 변경시키는 광원상이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 광원상이동수단은 광축과 직교하는 평면상에서 상기 광원의 위치를 변경시키는 광원위치조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  22. 제20항에 있어서, 광원상이동수단은 광축의 방향으로 상기 광원상을 이동시키는 광편향수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 광편향수단은, 상기 광원으로부터의 광을 반사하는 타원형 미러, 상기 광원으로부터의 광을 각각 굴절시키는 가동렌즈 및 투명판중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 투명판은 복수개의 쐐기형상의 판부재를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  25. 제18항에 있어서, 상기 광원은 램프 및 레이저중 어느 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  26. 제18항에 있어서, 상기 2차광원형성수단은 플라이아이렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  27. 제18항에 있어서, 상기 2차광원조정수단은 가변가능한 개구형상을 지닌 개구조리개를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  28. 제20항에 있어서, 상기 2차광원조정수단은 상기 광원상의 크기를 변경시키는 변배광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  29. 제18항에 있어서, 상기 패턴투영수단은 투영렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  30. 제18항에 있어서, 상기 패턴투영수단은 투영미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  31. 제18항에 있어서, 상기 조도조정수단은 상기 상평면 및 물체평면중 적어도 한쪽위에서 조도분포를 검출하는 조도검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  32. 제18항에 있어서, 상기 조도조정수단은, 광강도분포의 변경에 기인하여 상기 상평면에 생성된 조도불균일을 실질적으로 보정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  33. 광원의 상을 투사하는 광원상투사수단과; 광입사면과 광출사면을 가지고, 광입사면위에 광원상을 투사하는 것에 응답하여 광출사면위에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과; 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면위에 투사하는 광투사수단과; 물체평면위에 놓이고 또한 광이 조사된 패턴의 상을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과; 상기 2차광원의 광강도분포를 변경하는 2차광원조정수단을 포함한 투영노광장치에 있어서, 상기 광원상투사수단은, 상기 2차광원의 광강도분포의 변경에 기인하여 중심에 대해서 비대칭으로 상평면위에 형성될 조도분포를 보정하기 위하여 상기 2차광원형성수단의 광입사면위에 형성된 광의 강도분포를, 중심에 대해서 대칭인 조도분포로 변경시키고, 또한 상기 2차광원의 광강도분포의 변동에 기인된 상기 2차광원으로부터의 광량의 감소를 저감하도록, 광축의 방향에 대해서 광원상의 위치를 변경시키는 조도조정수단을 포함한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 투영노광장치는, 상기 광원의 상을 상기 2차광원형성수단의 광입사면상에 투영하는 광원상투영수단을 부가하여 구비하고, 상기 조도조정수단은 광축을 따른 방향 및 광축과 직교하는 방향으로 상기 광원상의 위치를 변경시키는 광원상이 동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 광원상이동수단은 광축을 따른 방향 및 광축과 직교하는 방향으로 상기 광원을 이동시키는 광편향수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 광원상이동수단은 광축을 따른 방향 및 광축과 직교하는 방향으로 상기 광원상을 이동시키는 광편향수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 광편향수단은, 상기 광원으로부터의 광을 반사하는 타원형 미러, 상기 광원으로부터의 광을 각각 굴절시키는 가동렌즈 및 투명판중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 투명판은 복수개의 쐐기형상의 판부재를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  39. 제33항에 있어서, 상기 광원이 램프 및 레이저중 어느 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  40. 제33항에 있어서, 상기 2차광원형성수단은 플라이아이렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  41. 제33항에 있어서, 상기 2차광원조정수단은 가변가능한 개구형상을 지닌 개구조리개를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  42. 제33항에 있어서, 상기 2차광원조정수단은 상기 광원상의 크기를 변경시키는 변배광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  43. 제33항에 있어서, 상기 패턴투영수단을 투영렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  44. 제33항에 있어서, 상기 패턴투영수단을 투영미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  45. 제33항에 있어서, 상기 조도조정수단은 상기 상평면 및 물체평면중 적어도 한쪽위의 조도분포를 검출하는 조도검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  46. 제33항에 있어서, 상기 조도조정수단은, 광강도분포의 변경에 기인하여 상기 상평면에 생성되는 조도불균일을 실질적으로 보정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영노광장치.
  47. 광입사면과 광출사면을 가지고, 광입사면에서 광원으로부터의 광을 수광하여 광출사면쪽에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과; 2차광원으로부터의 광을 물체평면에 투사하는 광투사수단과; 광이 조사된 물체평면위의 패턴을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과; 2차광원의 광강도분포를 변경시키는 2차광원조정수단과; 2차광원의 광강도분포의 변경에 기인하여 중심에 대해서 비대칭으로 상평면위에 형성된 조도분포를 보정하기 위하여, 광원으로부터의 광에 의해 2차광원형성수단의 광입사면위에 형성된 광의 강도분포를, 중심에 대해서 대칭인 조도분포로 변경하는 조도보정수단을 포함한 투영노광장치를 사용하여, 레티클의 디바이스패턴을 기판위에 투영하여 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  48. 광원의 상을 투사하는 광원상투사수단과; 광입사면과 광출사면을 가지고, 광입사면위에 광원상을 투사하는 것에 응답하여 광출사면에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과; 상기 2차광원으로부터의 광을 물체평면위에 투사하는 광투사수단과; 물체평면위에 놓이고 또한 광이 조사된 패턴의 상을 상평면위에 투영하는 패턴투영수단과; 2차광원의 광강도분포를 변경하는 2차광원조정수단을 포함한 노광투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 디바이스의 제조방법에 있어서, 상기 광원상투사수단은, 상기 2차광원의 광강도분포의 변동에 기인한 제2차 광원으로부터의 광량의 감소를 저감시키도록, 광축의 방향에 대해서 광원상의 위치를 변경시키는 조도조정수단을 포함하고, 상기 노광투영장치를 사용하여, 레티클의 디바이스패턴을 기판에 투영하여 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  49. 광원의 상을 투사시키는 광원상투사수단과; 광입사면과 광출사면을 가지고, 광입사면위에 광원상을 투사시키는 것에 응답하여 광출사면위에 2차광원을 형성하는 2차광원형성수단과; 물체평면위에 놓이고 또한 광이 조사된 패턴의 상을 상평면위에 투영하는 광투영수단과; 2차광원의 광강도분포를 변경하는 2차광원조정수단을 포함한 노광투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 디바이스의 제조방법에 있어서, 상기 광원상투사수단은, 2차광원의 광강도분포의 변경에 기인하여 중심에 대해서 비대칭으로 상평면위에 형성될 조도분포를 보정하기 위하여 2차광원 형성수단의 광입사면위에 형성된 광의 강도분포를, 중심에 대해서 대칭인 조도분포로 변경시키고, 또한 상기 2차광원의 광강도분포의 변동에 기인된 2차광원으로부터의 광량의 감소를 저감하도록, 광축의 방향에 대해서 광원상의 위치를 변경시키는 조도조정수단을 포함하고, 상기 노광투영장치를 사용하여, 레티클의 디바이스패턴을 기판에 투영하여 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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